带有探针检测功能的手持投影式三维扫描仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种手持投影式三维扫描仪。
【背景技术】
[0002]手持投影式三维扫描仪是利用两个以上的摄像头采集投射到被扫描物体表面图案来实现非接触方式获得物体表面三维数据，由于其便携性和相对较高的扫描精度，目前已广泛应用于机械、医疗、考古、教育等诸多领域。
[0003]由于投影式三维扫描仪的扫描是利用双目成像原理实现立体视觉，当扫描一些较深的凹陷部分以及孔洞时会不可避免的出现扫描盲区，因此大大限制了投影式三维扫描仪在检测领域的应用。另外，投影式三维扫描仪可以以每秒几万乃至几十万个点的速度得到被扫描物体表面的点云数据，由于过多的点导致很难得到一些尺寸关键点的准确位置坐标，因此也导致其无法替代传统的三坐标仪在测量领域的位置。
【发明内容】
[0004]为了克服已有手持投影式三维扫描仪无法测量凹陷表面及孔洞内壁、适用性较窄的不足，本实用新型提供了一种有效适用于测量凹陷表面及孔洞内壁场合、适用性较宽的带有探针检测功能的手持投影式三维扫描仪。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0006]—种带有探针检测功能的手持投影式三维扫描仪，包括手持端，所述手持端包括至少两个摄像头和至少一个图像投影器，所述三维扫描仪还包括无线探针笔和用于根据至少两个摄像头获得无线探针笔的至少两幅图像计算得到无线探针笔的三维坐标的数据处理模块，所述无线探针笔包括笔壳和安装在笔壳内的带有无线收发功能的笔控模块，所述笔壳的表面固定标记点，所述笔壳上设置触发开关，所述触发开关与所述笔控模块连接；所述手持端还包括扫描控制模块和无线收发模块，所述无线收发模块与所述笔控模块无线通讯连接，所述扫描控制模块与所述图案投影器及至少两个摄像头的控制端连接，所述扫描控制模块与所述数据处理模块连接。
[0007]进一步，所述笔壳上还设有回撤开关。
[0008]再进一步，所述笔控模块与电池连接。
[0009]所述笔控模块与声光指示器连接。
[0010]所述手持端还包括补光模块，所述扫描控制模块与所述补光模块连接。
[0011]本实用新型的有益效果主要表现在:既可以用投影方式对目标物体表面进行快速扫描而得到三维点云数据，又可以对物体表面的关键部位或者扫描盲区按照类似传统三坐标仪打点测量的方式进行逐点测量，克服了一般手持投影式三维扫描仪无法测量凹陷表面及孔洞内壁等不足，使其在测量领域的广泛应用成为可能。
【附图说明】
[0012]图1是无线探针笔测量工作流程的示意图。
[0013]图2是带有探针检测功能的手持投影式三维扫描仪的工作示意图。
[0014]图3是带有探针检测功能的手持投影式三维扫描仪模块互连图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
[0016]参照图1?图3，一种带有探针检测功能的手持投影式三维扫描仪，包括手持端，所述手持端包括至少两个摄像头和至少一个图像投影器，所述三维扫描仪还包括无线探针笔和用于根据至少两个摄像头获得无线探针笔的至少两幅图像计算得到无线探针笔的三维坐标的数据处理模块，所述无线探针笔包括笔壳和安装在笔壳内的带有无线收发功能的笔控模块，所述笔壳的表面固定标记点，所述笔壳上设置触发开关，所述触发开关与所述笔控模块连接；所述手持端还包括扫描控制模块和无线收发模块，所述无线收发模块与所述笔控模块无线通讯连接，所述扫描控制模块与所述图案投影器及至少两个摄像头的控制端连接，所述扫描控制模块与所述数据处理模块连接。
[0017]进一步，所述笔壳上还设有回撤开关。
[0018]再进一步，所述笔控模块与电池连接。
[0019]所述笔控模块与声光指示器连接。
[0020]所述手持端还包括补光模块，所述扫描控制模块与所述补光模块连接。
[0021 ] 本实施例中，以包含两个摄像头的手持投影式三维扫描仪为例，用户可以先进行被扫描物体的表面的轮廓扫描再进行局部关键点的测量，也可以先对局部关键点进行测量再对被扫描物体的表面轮廓进行扫描。利用无线探针笔对局部关键点进行测量的步骤如图1所示；
[0022]I)先将手持端放置在被扫描物体的前方仪器测量范围内，两个摄像头的共同视野朝向被扫描物体需要测量的关键点，再将无线探针笔靠碰到关键点，如图2所示，并触发测量开关，此时无线探针笔通过无线方式与手持端进行通讯，手持端在收到触发信息后，通过扫描控制模块控制两个摄像头进行同步曝光，并将同步帧图像发给数据处理模块。
[0023]2)数据处理模块从获得同步帧图像中提取标记点轮廓信息，计算出每幅图像中的每个标记点中心在二维图像中的像素坐标，然后再通过对极限约束原理得到当前坐标系Oc下的各个标记点的三维坐标。
[0024]3)将当前O。坐标系下标记点的拓扑结构与已知的无线探针笔坐标系Op下笔壳上的标记点拓扑结构进行匹配，如果匹配成功则可以得到O。坐标系到O p坐标系的RT转换矩阵一一RI；P，否则系统提示无法获得无线探针笔位置。
[0025]4)在获得转换矩阵RTJ^，将已知的无线探针笔坐标系Op下笔头坐标通过RT⑶求出该点在O。坐标系下的坐标值，即当前坐标系下的笔头坐标。
[0026]5)将O。坐标系下除去笔壳上的标记点之外所剩余的标记点与之前扫描所建立的世界坐标系0?下的标记点库进行匹配，如果匹配成功，则可以得到O。坐标系到0?坐标系的RT转换矩阵一一RTew，否则系统提示无法获得被扫描物体当前位置。
[0027]6)在获得转换矩阵RTJ^，将已知的当前坐标系O。下笔头坐标通过RT。?求出该点在Ow坐标系下的坐标值，即世界标系下的笔头坐标。
[0028]带有探针检测功能的手持投影式三维扫描仪的内部模块如图3所示(以两个摄像头和一个图案投影器为例)，当手持端无线收发模块接收到无线探针笔发送的触发检测的信息时，手持端的扫描控制模块控制图案投影器与两个摄像头同步工作，如果探针笔身上使用反光标记点时，还触发两个补光模块进行同步补光；手持端的扫描控制模块在获得两帧同步图像后，将图像发送给数据处理电脑进行坐标计算。无线探针笔主要由内部笔控模块进行逻辑控制和器件驱动，笔控模块获得触发开关的动作信号后进行无线发射，通知手持端进行图像采集；在收到测量完成的通知信息后笔控模块控制声光指示器进行相应的声光提示；无线探针笔上的回撤开关便于用户对刚测量记录的数据进行删除操作，用户触发后笔控模块将发无线信息给手持端进行相应操作；如果笔身上安装的是自发光标记点，在触发开关被触发后，笔控模块控制自发光标记点进行发光定位，并在此次测量结束后关闭自发光标记点，以节省电量；电池与笔控模块相连接，为无线探针笔提供电源。
【主权项】
1.一种带有探针检测功能的手持投影式三维扫描仪，包括手持端，所述手持端包括至少两个摄像头和至少一个图像投影器，其特征在于:所述三维扫描仪还包括无线探针笔和用于根据至少两个摄像头获得无线探针笔的至少两幅图像计算得到无线探针笔的三维坐标的数据处理模块，所述无线探针笔包括笔壳和安装在笔壳内的带有无线收发功能的笔控模块，所述笔壳的表面固定标记点，所述笔壳上设置触发开关，所述触发开关与所述笔控模块连接；所述手持端还包括扫描控制模块和无线收发模块，所述无线收发模块与所述笔控模块无线通讯连接，所述扫描控制模块与所述图案投影器及至少两个摄像头的控制端连接，所述扫描控制模块与所述数据处理模块连接。2.如权利要求1所述的带有探针检测功能的手持投影式三维扫描仪，其特征在于:所述笔壳上还设有回撤开关。3.如权利要求1或2所述的带有探针检测功能的手持投影式三维扫描仪，其特征在于:所述笔控模块与电池连接。4.如权利要求1或2所述的带有探针检测功能的手持投影式三维扫描仪，其特征在于:所述笔控模块与声光指示器连接。5.如权利要求1或2所述的带有探针检测功能的手持投影式三维扫描仪，其特征在于:所述手持端还包括补光模块，所述扫描控制模块与所述补光模块连接。
【专利摘要】一种带有探针检测功能的手持投影式三维扫描仪，包括手持端，所述手持端包括至少两个摄像头和至少一个图像投影器，所述三维扫描仪还包括无线探针笔和数据处理模块，所述无线探针笔包括笔壳和安装在笔壳内的带有无线收发功能的笔控模块，所述笔壳的表面固定标记点，所述笔壳上设置触发开关，所述触发开关与所述笔控模块连接；所述手持端还包括扫描控制模块和无线收发模块，所述无线收发模块与所述笔控模块无线通讯连接，所述扫描控制模块与所述图案投影器及至少两个摄像头的控制端连接，所述扫描控制模块与所述数据处理模块连接。本实用新型有效适用于测量凹陷表面及孔洞内壁场合、适用性较宽。
【IPC分类】G01B11/25
【公开号】CN204902790
【申请号】CN201520680513
【发明人】王江峰, 陈尚俭
【申请人】杭州思看科技有限公司
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年9月6日